Come scegliere i giusti tipi di viti a ricircolo di sfere

Questo articolo spiega i principalitipologie di viti a ricircolo di sfereper metodo di produzione, grado di precisione, metodo di circolazione delle sfere, struttura del dado e dimensione del conduttore. Fornisce inoltre riferimenti pratici per la selezione di diverse applicazioni industriali.

Cosa fa effettivamente una vite a ricircolo di sfere - e perché la selezione del tipo è importante

Una vite a ricircolo di sfere converte il movimento rotatorio in movimento lineare utilizzando sfere a ricircolo che rotolano tra un albero filettato e una chiocciola. Poiché le sfere rotolano anziché scorrere, una vite a ricircolo di sfere raggiunge un'efficienza molto più elevata (tipicamente pari o superiore al 90%) rispetto a una vite di comando tradizionale, e lo fa con un livello di ripetibilità molto più elevato.

Detto questo, non tutte le viti a ricircolo di sfere sono costruite allo stesso modo. Una vite C7 rullata con un solo dado e passo da 20 mm si comporta in modo molto diverso da una vite C5 rettificata con doppio dado e passo da 5 mm - anche se entrambe hanno lo stesso diametro nominale. Selezionare la combinazione sbagliata può significare pagare più del necessario o selezionare una vite che non soddisfa i requisiti di precisione o durata.

Le sezioni seguenti coprono ciascuna dimensione a turno.

1. Metodo di produzione: laminato o rettificato

Il metodo di produzione è uno dei modi più importanti per classificare le viti a ricircolo di sfere. Influisce direttamente sulla precisione, sui costi, sui tempi di produzione, sulla qualità della superficie e sul campo di applicazione adatto.

Vite a ricircolo di sfere rullata

Una vite a ricircolo di sfere rullata viene prodotta mediante un processo di laminazione. La scanalatura della filettatura è formata da filiere rotanti, il che rende la produzione efficiente ed economicamente vantaggiosa. Le viti a ricircolo di sfere rullate sono ampiamente utilizzate nelle applicazioni industriali generali perché offrono prestazioni di movimento stabili a un prezzo più economico.

Le viti a ricircolo di sfere rullate sono adatte per apparecchiature di automazione, macchinari per l'imballaggio, macchine per la lavorazione del legno, router CNC, stampanti 3D e sistemi generali di trasferimento o posizionamento in cui non è richiesta una precisione del passo ultra-elevata.

Per i prodotti DLY, le viti a ricircolo di sfere laminate a freddo-generalmenteGrado di precisione C7. Vengono spesso selezionati quando la macchina necessita di movimento affidabile, precisione ragionevole, consegne più brevi e un migliore controllo dei costi.

Vite a ricircolo di sfere rettificata

Una vite a ricircolo di sfere rettificata viene prodotta mediante rettifica di precisione. Questo processo fornisce una migliore precisione del passo, una superficie della pista più liscia e prestazioni di movimento più stabili per applicazioni ad alta-precisione.

Le viti a ricircolo di sfere rettificate sono comunemente utilizzate in macchine CNC di precisione, rettificatrici, apparecchiature di ispezione, dispositivi di misurazione, apparecchiature per semiconduttori e sistemi di posizionamento ad alta-precisione.

Per i prodotti DLY, le viti a ricircolo di sfere rettificate sono generalmenteGrado di precisione C5. Vengono selezionati quando sono richiesti una maggiore precisione di posizionamento e un migliore controllo dell'errore di anticipo.

Come decidere: se la vostra applicazione richiede una ripetibilità di posizionamento migliore di ±0,05 mm, la messa a terra è il requisito di base. Per l'automazione generale in cui la tolleranza di posizionamento è di ±0,1 mm o maggiore, le viti rullate offrono un buon rapporto qualità-prezzo senza sacrificare l'affidabilità. Evitare specifiche-eccessive: una vite di messa a terra C3 che funziona in un ambiente contaminato o scarsamente lubrificato non supererà le prestazioni di una vite rullata C7 sottoposta a corretta manutenzione.

2. Per grado di precisione

Il grado di precisione della vite a ricircolo di sfere è principalmente correlato alla precisione del passo e alle prestazioni di posizionamento. Le qualità di precisione più elevate vengono utilizzate quando la macchina richiede un controllo di posizionamento più rigoroso, una migliore ripetibilità e un errore di passo minore.

I gradi di precisione comuni delle viti a ricircolo di sfere includono C0, C1, C2, C3, C5, C7 e C10. In generale, minore è il numero di grado, maggiore è il requisito di precisione e maggiore è il costo di produzione.

Tuttavia, non sempre è necessaria una maggiore precisione. Il grado di precisione deve corrispondere alla struttura della macchina, alla precisione della guida, al supporto dei cuscinetti, alla superficie di installazione, al sistema di controllo, al carico e all'ambiente di lavoro.

3. Metodo di circolazione delle palline: come ritornano le palline

All'interno di una vite a ricircolo di sfere, le sfere viaggiano lungo la filettatura e devono essere continuamente riportate all'inizio del circuito per consentire un movimento ininterrotto. Il metodo utilizzato per il ritorno delle sfere ha un effetto significativo sulla capacità di velocità della vite, sul livello di rumore, sull'involucro di installazione e sull'idoneità a diverse condizioni di carico.

Circolazione del tubo esterno

Le sfere escono dalla chiocciola attraverso un deflettore, viaggiano attraverso un tubo di ritorno esterno montato all'esterno del corpo della chiocciola e rientrano-nel circuito dall'altra estremità. Si tratta di un design robusto e ben-collaudato, semplice da produrre e manutenere.

I design dei tubi esterni gestiscono bene i carichi pesanti perché la geometria del percorso di ritorno consente sfere di dimensioni maggiori e circuiti multipli. Sono ampiamente utilizzati negli assi CNC-per carichi pesanti, nelle fresatrici e nelle presse industriali.

Lo svantaggio è che il tubo di ritorno esterno si aggiunge al diametro esterno del dado. Sui modelli di macchine compatte, ciò può creare problemi di spazio libero.

Circolazione interna

Nei modelli a circolazione interna, le sfere vengono restituite attraverso passaggi ricavati nel corpo della chiocciola stessa, utilizzando deflettori che reindirizzano le sfere dalla fine di un circuito all'inizio del successivo senza lasciare l'involucro della chiocciola.

Questo design si traduce in un dado più compatto con un diametro esterno più piccolo, utile quando lo spazio di installazione è limitato. Il percorso interno tende inoltre a produrre un funzionamento più fluido e meno rumoroso-a velocità moderate.

La circolazione interna è comunemente utilizzata nelle macchine per incisione, nei sistemi di posizionamento medico e nei moduli di automazione compatti.

Ritorno del cappuccio terminale (chiamato anche tipo-deflettore o velocità-alta)

I design dei cappucci terminali utilizzano cappucci terminali formati con precisione su ciascuna estremità del dado per reindirizzare le sfere. Questa geometria consente alle sfere di viaggiare a velocità più elevate con rumore e vibrazioni ridotti e in genere raggiunge valori Dm·N (una misura combinata di diametro e velocità) più elevati rispetto ai tubi o ai design interni.

Questo è il design preferito per le applicazioni ad alta-velocità: portali-a movimento rapido, macchine per il taglio laser, sistemi di prelievo-e-posizionamento ad alta-produttività. I design dei cappucci terminali si integrano bene anche con le guarnizioni dei raschiatori e le funzioni di protezione dalla polvere.

Ritorno della scanalatura elicoidale

Nelle versioni con scanalatura elicoidale, il percorso di ritorno è integrato direttamente nel corpo della chiocciola come scanalatura elicoidale che corre parallela alla filettatura. Questa geometria compatta è adatta alle viti miniaturizzate con passi piccoli dove i metodi di ritorno convenzionali non sono pratici.

Questo design viene utilizzato in applicazioni di-posizionamento preciso: viti di precisione di-diametro piccolo in dispositivi medici, sistemi ottici e apparecchiature per la movimentazione di semiconduttori.

4. Struttura del dado: dado singolo o doppio dado

La struttura della chiocciola influisce sul controllo del gioco, sulla rigidità, sullo spazio di installazione, sui costi e sulla manutenzione. Le strutture comuni dei dadi includono i modelli a dado singolo, doppio e sinistro/destro-.

Vite a ricircolo di sfere con dado singolo

Una vite a ricircolo di sfere a chiocciola singola è la struttura più comune ed economica. È compatto, facile da installare e adatto a molte macchine industriali generali e di automazione standard.

I design a chiocciola singola sono adatti quando l'applicazione richiede un movimento stabile ma non richiede rigidità estremamente elevata o controllo rigoroso del gioco.

Quando il dado singolo è la scelta giusta:

• 
  Applicazioni di posizionamento standard con requisiti di precisione moderati
  Applicazioni in cui un piccolo gioco assiale è accettabile o compensato dal sistema di controllo
  Progetti-sensibili ai costi in cui non è richiesta la doppia-rigidità del dado
  Assi vincolati dallo spazio- in cui la lunghezza del dado deve essere ridotta al minimo

La serie SFU ha un design a chiocciola singola-flangiata con ritorno della sfera sul cappuccio terminale, adatta per un'ampia gamma di applicazioni CNC e di automazione. È disponibile nei diametri da 12 mm a 80 mm con mina da 4 mm a 20 mm.

Vite a ricircolo di sfere a doppia chiocciola

Una vite a ricircolo di sfere a doppia chiocciola utilizza due chiocciole per applicare il precarico e migliorare la rigidità. Viene spesso selezionato quando sono richiesti un migliore controllo del gioco e una maggiore stabilità di posizionamento.

Le strutture a doppia chiocciola sono adatte per macchine CNC, assi di posizionamento di precisione, sistemi di carico-pesante e applicazioni in cui la rigidità assiale è importante. Di solito richiedono più spazio di installazione e costi più elevati rispetto ai design a dado singolo.

Quando il doppio dado è la scelta giusta:

• 
  Applicazioni in cui il gioco deve essere pari a zero o vicino a-zero: assi CNC ad alta-precisione, rettificatrici, apparecchiature per elettroerosione
  Assi soggetti a carichi inversi in cui il gioco provocherebbe un errore di posizione nel punto di inversione
  Requisiti di rigidità-elevati in cui il gruppo vite a ricircolo di sfere fa parte del percorso del carico strutturale
  Assi verticali in cui il peso del carico crea un precarico sostenuto verso il basso durante la corsa di ritorno

Ciò che la doppia chiocciola non risolve: il precarico contro il gioco aumenta l'attrito e genera più calore. Una chiocciola doppia sovraccarica o non sufficientemente lubrificata si usurerà più velocemente di una chiocciola singola correttamente dimensionata. La scelta della doppia chiocciola dovrebbe basarsi sui requisiti di rigidità e gioco, non sul presupposto che un maggiore precarico sia sempre meglio.

Vite a ricircolo di sfere con dado sinistro/destro-

Una struttura con vite a ricircolo di sfere sinistra/destra- può creare direzioni di movimento opposte sullo stesso albero della vite. Questo design è spesso utilizzato in meccanismi che richiedono apertura e chiusura sincronizzate o movimento simmetrico.

Le applicazioni tipiche includono dispositivi di bloccaggio, meccanismi di centraggio, dispositivi di regolazione e apparecchiature di automazione speciali.

5. Selezione dell'elettrocatetere: abbinamento di velocità, forza e risoluzione

Il passo è la distanza assiale percorsa dalla chiocciola per un giro completo della vite. Ha un effetto diretto su tre cose: velocità lineare raggiungibile, forza di spinta disponibile e risoluzione di posizionamento.

Velocità: per una data velocità del motore, un passo più grande produce una velocità lineare più elevata. Se l'asse deve muoversi a 1.000 mm/s e il motore funziona a 3.000 giri/min, il passo minimo richiesto è: 1.000 mm/s × 60 ÷ 3.000 giri/min=20mm.

Forza: a parità di coppia motore, un cavo più piccolo produce una spinta maggiore. Una vite da 5 mm produce quattro volte la spinta di una vite da 20 mm azionata dallo stesso motore, perché il vantaggio meccanico è maggiore.

Risoluzione: un passo più piccolo significa un posizionamento più preciso per passo del motore o conteggio dell'encoder. Ciò è importante nelle applicazioni in cui la risoluzione del sistema di controllo deve essere rigorosa.

Vite a ricircolo di sfere piccola

Le viti a ricircolo di sfere di piccole dimensioni solitamente hanno un passo inferiore a 5 mm. Sono adatti per applicazioni che richiedono posizionamento preciso, spinta elevata e migliore controllo a velocità inferiori.

Le applicazioni tipiche includono regolazione di precisione, sollevamento dell'asse Z-, apparecchiature mediche, strumenti di laboratorio e piccole fasi di posizionamento.

Vite a ricircolo di sfere a passo medio

Le viti a ricircolo di sfere a passo medio hanno solitamente un passo compreso tra 5 mm e 20 mm. Forniscono un equilibrio tra velocità, spinta e precisione di posizionamento.

Questo tipo è ampiamente utilizzato in macchine CNC, apparecchiature di automazione, macchine per l'imballaggio, macchine per la lavorazione del legno e sistemi di movimento industriale in generale.

Vite a ricircolo di sfere di grandi dimensioni

Le viti a ricircolo di sfere di grandi dimensioni solitamente hanno un passo superiore a 20 mm. Vengono utilizzati quando è richiesta un'elevata velocità lineare.

Le viti di comando di grandi dimensioni sono adatte per trasferimenti ad alta-velocità, sistemi di alimentazione,-corsa lunga, carico e scarico e assi di automazione veloci. Tuttavia, la risoluzione del posizionamento e la spinta devono essere controllate attentamente quando si utilizza un elettrocatetere più grande.

Considerazione importante per gli assi verticali:Sull'asse verticale la gravità agisce continuamente sul carico. Una vite-grande potrebbe arretrare-sotto gravità quando il motore non mantiene la coppia - questa è una proprietà fisica della geometria del conduttore, non un difetto. Qualsiasi asse verticale che utilizzi un anticipo superiore a circa 10–12 mm deve essere valutato per il rischio di guida in retromarcia e, se la guida in retromarcia costituisce un problema, il progetto deve includere un freno motore o un contrappeso meccanico. Questo è un requisito di sicurezza, non solo una considerazione delle prestazioni.

Guida alla selezione rapida per diversi tipi di viti a ricircolo di sfere

Dopo aver compreso i diversi tipi di viti a ricircolo di sfere, il passo successivo è abbinare il tipo ai requisiti effettivi della macchina. La tabella seguente fornisce un riferimento pratico.

Riferimento del tipo di vite a ricircolo di sfere DLY

Forniture DLYviti a ricircolo di sfere rullate, viti a ricircolo di sfere rettificate, chiocciole singole, doppie,unità di supportoe lavorazione finale personalizzata per macchine CNC, apparecchiature di automazione, macchinari per l'imballaggio, apparecchiature mediche e sistemi di movimento industriale.

Per le viti a sfere DLY, le viti a sfere-laminate a freddo sono generalmenteGrado di precisione C7, e le viti a ricircolo di sfere rettificate sono generalmenteGrado di precisione C5. Il materiale dell'albero della vite a ricircolo di sfere èS55Ce il materiale del dado a sfere lo è20CrMo.

Quando si sceglie il giusto tipo di vite a sfere, è necessario esaminare insieme diametro, passo, grado di precisione, struttura della chiocciola, metodo di circolazione, precarico, unità di supporto, lavorazione delle estremità, carico, velocità e spazio di installazione.

Conclusione

Esistono molti tipi di viti a ricircolo di sfere e ciascun tipo è progettato per i diversi requisiti della macchina. Le viti a sfere rullate sono adatte per movimenti generali-economici, mentre le viti a sfere rettificate vengono utilizzate per una maggiore precisione e una migliore accuratezza del passo. Le viti a sfere C7 sono comuni nell'automazione e nelle apparecchiature industriali generali, mentre le viti a sfere C5 sono più adatte per CNC di precisione, sistemi di ispezione e assi di posizionamento ad alta-precisione.

Anche il metodo di circolazione delle sfere, la struttura del dado e la dimensione del conduttore influiscono sulla selezione finale. La circolazione esterna può essere utilizzata per sistemi di carico-più grandi o più pesanti, la circolazione interna è utile per strutture compatte, il ritorno del cappuccio terminale supporta movimenti fluidi e ad alta-velocità e i doppi dadi aiutano a migliorare la rigidità e il controllo del gioco quando viene applicato il precarico adeguato.

Il giusto tipo di vite a ricircolo di sfere deve essere selezionato in base a carico, velocità, precisione, corsa, spazio di installazione, rigidità, costo e ambiente di lavoro. Invece di scegliere solo in base a un parametro, è meglio rivedere il sistema di movimento completo prima di confermare il modello finale.